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Catalytic wet air oxidation of phenol in a trickle bed reactor: kinteics and reactor modelling.

by Eftaxias, Athanasis

Abstract (Summary)
Resumen de la Tesis Doctoral El tratamiento y el reciclaje de afluentes acuosos son de máximo interés para conseguir un desarrollo sostenible de las actividades humanas. La necesidad de aprovechar en un futuro cercano las aguas residuales de procesos industriales de un modo eficaz ha reforzado la investigación sobre métodos de bajo coste para su recuperación, dado que las tecnologías existentes ya no son universalmente aplicables. La oxidación catalítica por vía húmeda (CWAO) es uno de los procesos emergentes más prometedores particularmente para el tratamiento de aguas contaminadas con materia orgánica, en concentraciones medio altas, y/o biotóxica. Sin embargo, la implementación del método es adecuada siempre que se use un catalizador activo y estable. Con este propósito, la actividad catalítica y la estabilidad del carbón activo se ha comprobado en la CWAO usando como compuesto modelo el fenol. En condiciones de temperatura y presión moderadas el carbón activo ha demostrado ser un material catalítico barato, que a la vez, es estable, mas activo en la conversión de fenol, además produciendo menor cantidad de productos de oxidación parcial tóxicos que los catalizadores soportados convencionales. Durante la CWAO del fenol, numerosos productos intermedios se forman, por lo que el conocimiento de la cinética de su oxidación es fundamental para el diseño, modelización y escalado fiable del proceso a escala de planta piloto o incluso industrial. Debido a la insuficiencia de los clásicos métodos de optimización para llevar acabo la estimación de parámetros en modelos de alta complejidad, el uso de algoritmos estocásticos se ha probado con éxito, permitiendo el desarrollo de modelos cinéticos más avanzados que los que se implementan actualmente en el campo de la CWAO. El desarrollo de modelos cinéticos complejos es escaso en la literatura actual, así como los estudios que tratan los aspectos químicos y de ingeniería del proceso de la CWAO. Sin embargo, hay una necesidad clara para el desarrollo simultaneo de los aspectos químicos y de ingeniería de la tecnología. Consecuentemente, en paralelo se ha enfocado en la modelización de un reactor de goteo (TBR), según el estado de arte actual en el campo de estos reactores. Es demostrado que estos reactores son más adecuados que los reactores agitados con catalizador en suspención para la CWAO de compuestos orgánicos que tienden a reacciones de polimerización en fase liquida. Además se han probado dos distintos modos de operación, con flujo de gas y liquido cocorriente descendiente o ascendiente, y se ha demostrado que la primera forma de operación es la mas adecuada para este sistema. A continuación un modelo fenomenológico para el TBR ha sido desarrollado y programado. El modelo implementa la cinética previamente obtenida, y además se ha puesto énfasis en la incorporación de los efectos de mojado, y de transferencia de materia. La operación no isotérmica se ha estudiado también para investigar la posibilidad de operar de modo autotérmico, disminuyendo así los costes de operación del proceso. La validación del modelo fenomenológico con los datos experimentales obtenidos en el TBR del laboratorio ha sido favorable. Posteriormente, este modelo ha sido utilizado como una herramienta fiable para el escalado del proceso. Los resultados obtenidos de la modelización del escalado permiten la extracción de recomendaciones sobre el diseño y la operación de unidades industriales, haciendo más fiable la aplicación del método a escala industrial.
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Bibliographical Information:

Advisor:Stüber Stüber, Frank Erich

School:Universitat Rovira i Virgili

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:departament d enginyeria química

ISBN:

Date of Publication:02/14/2003

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